高溫脅迫對雜交中秈稻生育特性和產(chǎn)量的影響

劉中新 羅和清 周汝寶

摘要：2016-2017年中稻開花灌漿期，麻城市出現(xiàn)了較長時間的高溫天氣，水稻高溫?zé)岷?yán)重。利用仲衍種業(yè)中稻綠色通道試驗品種區(qū)域試驗及生產(chǎn)試驗觀測，將觀測資料采取歸一化處理，分析了雜交中秈稻不同品種在高溫脅迫下的表現(xiàn)差異，對計算結(jié)果用圖示法進(jìn)行了分析，總結(jié)出了耐高溫品種的生育特性。

關(guān)鍵詞：雜交中秈稻；高溫脅迫；耐高溫；生育特性；產(chǎn)量

中圖分類號：S511.2+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）12-0012-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.12.003

Abstract： During the flowering and filling period of medium rice in 2016 and 2017，heat damage in rice was serious because of the long-term high temperature in Macheng. The main contents of this paper includes the observation of the regional variety test and production test in the middle-season rice green channel test by Zoeve seed；the normalization treatment of observational data；analysis of different performance of various medium hybrid rice under high temperature stress；further analysis of calculation results with graphic method；summary of characteristics of high temperature resistant varieties.

Key words： medium indica hybrid rice；high temperature stress；high temperature resistance；growth characteristic；yield

由于氣候變暖的原因，近年來，中國長江中下游流域在水稻生長期間，經(jīng)常遇到高溫天氣的危害，特別是在水稻開花灌漿期易出現(xiàn)持續(xù)高溫，嚴(yán)重影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。麻城市中稻產(chǎn)量占整個糧食總產(chǎn)的60%以上，水稻高溫?zé)岷σ恢笔抢_其產(chǎn)量的重要問題。進(jìn)入本世紀(jì)以來，高溫?zé)岷τ屑又氐内厔荨?001-2017年7-8月，麻城市最高氣溫≥35 ℃平均為22.9 d，比1959-2000年平均18.1 d增加4.8 d，最多年份達(dá)34 d。許多學(xué)者對水稻高溫?zé)岷Φ臋C(jī)制、危害（產(chǎn)量和品質(zhì)）以及指標(biāo)等問題做過大量研究。王才林等[1]研究認(rèn)為，水稻抽穗期日平均氣溫>30 ℃、最高氣溫≥35 ℃的日數(shù)達(dá)6 d以上，結(jié)實率比正常氣溫條件下平均下降15%左右，平均產(chǎn)量和千粒重也顯著降低。張倩等[2]根據(jù)高溫出現(xiàn)的日數(shù)將高溫?zé)岷Φ燃墑澐譃檩p度高溫?zé)岷?、中度高溫?zé)岷椭囟雀邷責(zé)岷?。況慧云等[3]認(rèn)為水稻在高溫脅迫下的表現(xiàn)因生育時期而異，開花和灌漿期是水稻易受高溫危害的時期，灌漿期高溫會導(dǎo)致稻米堊白增加、透明度變差、整精米率下降、蒸煮食味品質(zhì)變劣等。胡珀等[4]將7月11日至8月15日定為武漢市江夏區(qū)水稻高溫?zé)岷Ω唢L(fēng)險期，建議將播種期提前到4月22日以前，或推遲到5月27日至6月16日，從而避開了水稻高溫?zé)岷Α?/p>

對高溫脅迫下品種間差異性研究，是品種區(qū)試、生產(chǎn)試驗及推廣環(huán)節(jié)必須要考慮的重要問題。目前對品種進(jìn)行抗高溫技術(shù)鑒定的方法主要有兩種，直接鑒定法和間接鑒定法[5]，直接鑒定法就是利用自然高溫條件進(jìn)行田間鑒定，間接鑒定法是利用人工氣候箱模擬自然條件進(jìn)行高溫鑒定，但無論哪種方法，都很難找到合適的指標(biāo)，這也是作物耐熱性研究進(jìn)展較慢的原因之一。多數(shù)研究以結(jié)實率為主要鑒定指標(biāo)[6]，也有結(jié)合空秕率、實粒重、整精米率等作為鑒定指標(biāo)[7]。本研究使用麻城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心2016-2017年進(jìn)行的仲衍種業(yè)中稻綠色通道試驗品種區(qū)試及生產(chǎn)試驗（以下簡稱本試驗），對產(chǎn)量分析資料和高溫資料進(jìn)行歸一化處理，分析不同品種在高溫脅迫下受害差異，旨在為雜交中秈稻品種審定和推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 參試品種

本試驗由仲衍種業(yè)委托，依據(jù)《國家級水稻玉米品種審定綠色通道試驗指南（試行）》和《主要農(nóng)作物品種審定辦法》開展的自有品種區(qū)域試驗，試驗點代表湖北省區(qū)域，每年由委托方提供試驗新品種10個，連續(xù)試驗品種3個，試驗組別為水稻品種綠色通道試驗長江中下游中秈遲熟組。

1.2 試驗時間及方法

試驗時間為2016-2017年， 每品種設(shè)一個試驗小區(qū)，每個小區(qū)試驗面積均為13.33 m2，3次重復(fù)，同一時間播種和移栽，大田插秧基本苗密度均為1.2萬株/666.7 m2，采用統(tǒng)一田間管理方法，并同時對各品種的生長發(fā)育期、生長狀況及產(chǎn)量因數(shù)進(jìn)行分別觀測記載。

試驗地點位于麻城市閻家河鎮(zhèn)桃林河村，距麻城市8 km，東經(jīng)115°05′44.9″，北緯31°10′17.0″，海拔49.7 m。土壤質(zhì)地為中壤，土壤肥力中等。

2 2016-2017年中稻生長期間的氣象條件

本試驗氣象資料采用麻城國家基本站氣象資料。麻城市地處大別山南麓，鄂豫皖三省交界處，光熱水資源較豐富，常年（1959-2015年平均值，下同）年平均氣溫16.5 ℃，≥0 ℃積溫6 003.7 ℃，無霜期245 d，降雨量1 216.0 mm，日照時間2 066.8 h。

2016年麻城市中稻生長期總的來說為5月至6月上旬長期低溫、陰雨、寡照，6月中旬至7月上旬多強(qiáng)降雨，7月下旬至8月中旬多出現(xiàn)高溫晴熱天氣。統(tǒng)計麻城市2016-2017年4-9月的日照時間、≥0 ℃有效積溫、降雨量等并與常年同期進(jìn)行比較，2016年4-9月中稻生長期間日照比常年減少62.2 h，積溫比常年多78.2 ℃，降雨量比常年多628.6 mm，雨量偏多近70%，其中5、6、7三個月降雨量均比常年異常偏多。關(guān)于降水異常偏多對中稻的影響，羅和清等[8]研究認(rèn)為，前期多雨主要使中稻生長發(fā)育期推遲，對產(chǎn)量不構(gòu)成影響。2016年7-8月份最高氣溫≥35℃高溫時間共27 d，分別出現(xiàn)在7月下旬和8月中旬至下旬，而且是持續(xù)高溫，對中稻產(chǎn)生的危害較大。

2017年4-9月中稻生長期間≥0 ℃有效積溫、日照時間均與2016年相近，但降水量比2016年大幅減少，接近常年平均值。7-8月份最高氣溫≥35 ℃高溫時間共20 d，比2016年少7 d。

麻城市2016-2017年中稻生長期的氣象要素統(tǒng)計見表1。

3 結(jié)果與分析

3.1 高溫脅迫對不同品種生育特性的影響

本試驗的所有品種均為秈型品種。秈型品種感溫性強(qiáng)，感溫性品種在適宜的生長發(fā)育溫度范圍以內(nèi)，溫度高可使其生育期縮短，溫度低可使其生育期延長[8，9]。比較2年中各品種生育期時間，2016年各品種生育期在136～153 d，平均146 d（表2），2017年各品種生育期在136～146 d，平均141 d（表3），2016年比2017年平均生育期多5 d。

水稻產(chǎn)量構(gòu)成主要由單位面積有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等因素決定。其中，單位面積有效穗數(shù)和每穗總粒數(shù)主要由孕穗前生產(chǎn)水平和氣象條件決定，而結(jié)實率和千粒重由開花灌漿期氣象條件決定。在單位面積有效穗數(shù)和每穗總粒數(shù)已經(jīng)形成的前提條件下，開花灌漿期高溫對中稻的脅迫影響，主要體現(xiàn)在結(jié)實率和千粒重的不同變化。由于結(jié)實率和千粒重兩項產(chǎn)量因素單位、量綱均不同，因此首先對它們進(jìn)行歸一化處理，再加權(quán)求和。歸一化采用標(biāo)準(zhǔn)化方法，對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，轉(zhuǎn)換公式為：

結(jié)實率和千粒重在產(chǎn)量因素中的關(guān)系為乘積關(guān)系。計算結(jié)實率和千粒重兩項因素在產(chǎn)量形成中所占權(quán)重比，統(tǒng)計2年共26個參試品種結(jié)實率和千粒重的平均值，分別為78.4%和25.9 g，將兩項平均值分別與它們的和求比，得到它們各自所占權(quán)重比分別為75%和25%，再將歸一化處理后的結(jié)實率和千粒重按0.75∶0.25加權(quán)求和，統(tǒng)計中表示為產(chǎn)量指數(shù)。

高溫時間統(tǒng)計始穗期至乳熟期所經(jīng)歷的高溫時間，同時考慮日最高氣溫和日平均氣溫兩項因素，即從日最高氣溫≥35 ℃時間和日平均氣溫≥30 ℃的時間兩項中挑選最大值，同時對每日最高氣溫值進(jìn)行加權(quán)處理，方法是最高氣溫在35.0～35.9 ℃時取值1.0，36.0～36.9 ℃時取值1.1，37.0～37.9 ℃時取值1.2，38.0～38.9 ℃時取值1.3，39.0～39.9 ℃時取值1.4，≥40 ℃取值1.5。最后，對高溫加權(quán)時間也進(jìn)行歸一化處理，方法與產(chǎn)量指數(shù)的計算方法相同，表示為高溫指數(shù)。2016-2017年各品種生育期、積溫、產(chǎn)量指數(shù)及高溫指數(shù)計算結(jié)果見表2和表3。

3.2 高溫脅迫對產(chǎn)量的影響

將產(chǎn)量指數(shù)作為橫坐標(biāo)，高溫指數(shù)作為縱坐標(biāo)，繪制2016-2017年各品種耐高溫表現(xiàn)散點圖，見圖1和圖2。取各年產(chǎn)量指數(shù)和高溫指數(shù)的平均值作為中軸線，將散點圖劃分為4個象限。落入第一象限品種是始穗期至乳熟期所經(jīng)歷高溫時間較長，且產(chǎn)量指數(shù)值仍較高的品種，即耐高溫表現(xiàn)較好的品種。落入第二象限和第四象限的為始穗期至乳熟期所經(jīng)歷高溫時間較長（短），但產(chǎn)量指數(shù)值仍較低（高）的品種，即耐高溫性能一般的品種。落入第三象限的為經(jīng)歷高溫時間較短，但產(chǎn)量指數(shù)值仍較低的品種，即耐高溫性能較差的品種。從圖1、圖2可以看出，大多數(shù)品種產(chǎn)量指數(shù)隨著高溫指數(shù)的上升而下降，單相關(guān)系數(shù)分別為-0.481 9和-0.558 4（信度檢驗值分別在P<0.10和P<0.05水平上差異顯著），2年直線回歸方程分別為：

2016年有3個品種偏離直線較遠(yuǎn)，并落入第一象限，這3個品種分別是：Y兩優(yōu)7627、旌優(yōu)8041和豐兩優(yōu)4號。2017年有2個品種在第一象限，這2個品種分別是荃香優(yōu)2115和豐兩優(yōu)4號。其中，豐兩優(yōu)4號是連續(xù)2年參試的3個品種之一，且連續(xù)2年耐高溫表現(xiàn)均較好。其他連續(xù)2年參試的2個品種分別是兩優(yōu)1812和兩優(yōu)8311，在圖1、圖2中連續(xù)2年均落入第四象限，且在回歸直線附近，說明這2個品種經(jīng)歷高溫時間較短，產(chǎn)量指數(shù)值較高，耐高溫性能屬一般水平。

3.3 各品種的耐高溫性能比較分析

1）2016年耐高溫品種生育期和積溫適中略偏低，生育期144～146 d，積溫3 603.8～3 655.6 ℃，略低于平均值。2017年耐高溫品種生育期偏短、積溫偏少，生育期在136～138 d，積溫在3 469.9～3 529.1 ℃。

2）耐高溫表現(xiàn)優(yōu)異的品種中，兩系雜交品種和三系雜交品種各占50%，說明兩系雜交制種方法在培育耐高溫品種方面也具有一定的潛力。有關(guān)兩系法雜交與三系雜交制種技術(shù)比較的研究較多[10]。

3）生育期偏長或特長的各品種耐高溫表現(xiàn)均較差。落入第三象限的品種為耐高溫性能較差的品種有3個，分別是深兩優(yōu)837、兆優(yōu)6319和旌3優(yōu)528，這3個品種共同點是生育期偏長，積溫偏多，生育期和積溫均大于平均值。

4 小結(jié)與討論

中稻最終產(chǎn)量的形成，是由氣候、土壤、管理、抗災(zāi)害能力多種因子綜合作用的結(jié)果。品種的抗災(zāi)能力強(qiáng)是抵御自然災(zāi)害最有效的方式，但品種選育和鑒定都存在較大的難度。本研究從各品種結(jié)實率、千粒重兩方面結(jié)合開花灌漿期（始穗期至乳熟期）實際所經(jīng)歷的高溫時間分析考察耐高溫的能力。2016-2017年7-8月間，最高氣溫≥35 ℃高溫時間在20～27 d，屬高溫?zé)岷?yán)重和偏重年份，因此，本分析結(jié)論有一定的參考意義。

調(diào)整雜交中秈稻品種布局，在高溫?zé)岷^重的年份、缺水少肥的沙田、高岸田推廣耐高溫品種。因此，確定品種的中試和審定環(huán)節(jié)中耐高溫指標(biāo)及量化計算尤為重要，本研究耐高溫性能計算方法簡單實用，能快速、直接地從參試品種中挑選出耐高溫品種，可作為直接鑒定法，即自然高溫條件進(jìn)行田間鑒定指標(biāo)。當(dāng)然，本方法也存在一定的局限性，有待進(jìn)一步完善。

通過本試驗分析得出，在高溫脅迫下，生長發(fā)育期中等或偏短的雜交中秈稻品種表現(xiàn)較好，生育期偏長、積溫偏多的品種表現(xiàn)較差。兩系雜交和三系雜交制種均能培育耐高溫品種。

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